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CN104603049B - 耐水性氮化铝粉末的制造方法 - Google Patents

耐水性氮化铝粉末的制造方法 Download PDF

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CN104603049B CN201380046086.5A CN201380046086A CN104603049B CN 104603049 B CN104603049 B CN 104603049B CN 201380046086 A CN201380046086 A CN 201380046086A CN 104603049 B CN104603049 B CN 104603049B
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Abstract

提供能够对在颗粒表面存在氧化钇的氮化铝粉末赋予良好的耐水性的、耐水性氮化铝粉末的制造方法。一种耐水性氮化铝粉末的制造方法，其为通过对氮化铝粉末的颗粒表面进行处理从而制造耐水性氮化铝粉末的方法，其依次具备以下工序：工序(i)，使至少在颗粒表面存在氧化钇的氮化铝粉末与酸溶液接触；和工序(ii)，使氮化铝粉末与磷酸化合物接触，对在工序(i)之后经过过滤、水洗、和干燥的氮化铝粉末进行利用1mol/L盐酸的提取操作时，被提取的氧化钇的量相对于氮化铝粉末100g为1000mg以下。

Description

耐水性氮化铝粉末的制造方法
技术领域
本发明涉及耐水性氮化铝粉末的制造方法。
背景技术
氮化铝为具有优异的导热性、电绝缘性的特性的物质。对于适合作为散热填料的氮化铝粉末的制造方法，专利文献1中公开了以下方法：将氧化铝或氧化铝水合物、碳粉末、与包含稀土金属元素的化合物的混合粉末在含氮气氛中、在规定的温度下进行烧结，从而进行氧化铝(或氧化铝水合物)的还原氮化。
根据专利文献1记载的制造方法，通过使用稀土金属化合物(共熔解剂)，从而可以增大所制造的氮化铝粉末的粒径，可以得到具有作为填料有用的大小的大致球状的氮化铝颗粒。
另一方面，氮化铝还具有容易水解的性质。由于水解而生成氢氧化铝导致氮化铝优异的特性消失，由于氨的生成而产生操作方面的问题、腐蚀等问题。
因此，为了对氮化铝粉末赋予耐水性，提出了使磷酸化合物与氮化铝粉末接触的磷酸化合物处理(专利文献2、3)、硅烷偶联处理(专利文献4)等各种方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开WO2012/043574号小册子
专利文献2：日本特开2002-226207号公报
专利文献3：国际公开WO2012/147999号小册子
专利文献4：日本特开2004-083334号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，专利文献1记载的制造方法中，作为稀土金属化合物(共熔解剂)使用氧化钇时，即使用磷酸化合物对所得氮化铝粉末进行处理，也无法对氮化铝粉末赋予充分的耐水性，这通过本发明人等的试验得到证明。本发明人等进行进一步调査，结果发现：专利文献1记载的制造方法中作为共熔解剂使用氧化钇时，在所得氮化铝粉末的表面，钇以作为其氧化物的氧化钇的形式存在。
本发明的课题在于，提供能够对在颗粒的表面存在氧化钇的氮化铝粉末赋予良好的耐水性的、耐水性氮化铝粉末的制造方法。
用于解决问题的方案
本发明人等进行研究，结果发现：在氮化铝粉末的颗粒表面存在的氧化钇利用酸溶液有效地去除；和使在颗粒表面存在的氧化钇充分减少后进行利用磷酸化合物的耐水化处理，由此能够对氮化铝粉末赋予良好的耐水性，从而完成了本发明。
本发明为一种耐水性氮化铝粉末的制造方法，其特征在于，其为通过对氮化铝粉末的颗粒表面进行处理从而制造耐水性氮化铝粉末的方法，其依次具备以下工序：
工序(i)，使至少在颗粒表面存在氧化钇的氮化铝粉末与酸溶液接触；和
工序(ii)，使前述氮化铝粉末与磷酸化合物接触，
对在前述工序(i)之后经过过滤、水洗、和干燥的氮化铝粉末进行利用1mol/L盐酸的提取操作时，被提取的氧化钇的量相对于前述经过过滤、水洗、和干燥的氮化铝粉末100g为1000mg以下。
此处，对于氮化铝粉末，“至少在颗粒表面存在氧化钇”可以如下确认：(A)用扫描电子显微镜(加速电压1.0kV、反射电子检测模式)观察该氮化铝粉末的颗粒时，在颗粒表面观察与其他部位相比对比度高(白色)的部位，并且(B)在该氮化铝粉末的粉末X射线衍射中，观察氧化钇的存在。需要说明的是，粉末X射线衍射中的氧化钇的存在可以通过在2θ＝29°的位置观察峰来确认。
上述“被提取的氧化钇的量”通过依次进行以下工序(a)至(e)来确定。
工序(a)，在25℃下，将上述经过过滤、水洗和干燥的氮化铝粉末10g加入到50mL样品瓶中的1mol/L盐酸25mL中；
工序(b)，将样品瓶以浸渍在超声波槽中的水中的状态保持，在25℃下施加43kHz的超声波30分钟；
工序(c)，通过将样品瓶中的内容物过滤来得到滤液；
工序(d)，利用ICP发射光谱法对滤液中的钇含量进行定量；和
工序(e)，将滤液中的钇含量换算为以氧化钇计的含量。
此处，作为工序(b)中使用的超声波槽，可以优选采用Branson Ultrasonics,Emerson Japan,Ltd.制Bransonic台式型超声波清洗器(槽内尺寸：宽度295×深度150×高度150mm、槽容量：6.0L、超声波输出：120W)。另外，作为将样品瓶保持在超声波槽中时的深度，可以优选采用从样品瓶的底部外表面至超声波槽的水面的距离变为40mm的深度。需要说明的是，样品瓶使用主体为玻璃制的样品瓶。
本申请中“磷酸化合物”为包含具有下述通式(1)所示基团的全部酸性磷化合物和它们的盐的概念。
作为本发明中的原料的氮化铝粉末，可以适当使用平均粒径为1～30μm、更优选为3～30μm的氮化铝粉末。
需要说明的是，本申请中，“平均粒径”是指，与利用激光衍射散射法测定的粒度分布(体积分布)的中间值相对应的球当量直径(直径)。基于激光衍射散射法的粒度分布的测定可以利用市售的激光衍射散射式粒度分布测定装置(例如日机装株式会社制MT3300等。)来进行。
优选的是，上述工序(i)中的酸溶液的溶剂为水，该酸溶液的pH为4以下。酸溶液的pH更优选为3以下。
优选的是，上述工序(ii)中的磷酸化合物为选自无机磷酸、无机磷酸的金属盐、和具有有机基团的有机磷酸中的1种以上的化合物。
本申请中，“无机磷酸”或单纯地“磷酸”为不仅包含正磷酸H3PO4、还包含焦磷酸H4P2O7和更高次的缩合磷酸Hn+2PnO3n+1、以及偏磷酸(聚磷酸)(HPO3)n的概念。另外，本申请中，“有机磷酸”是指具有有机基团的磷酸化合物，为不仅包含磷酸的不完全酯、还包含膦酸和其不完全酯的概念。
优选的是，上述工序(ii)中，氮化铝粉末的每单位表面积的磷酸化合物的附着量以正磷酸根离子(PO4 3-)换算计为0.5～50mg/m2，更优选为1～10mg/m2。
此处，磷酸化合物对氮化铝粉末的附着量是基于上述工序(ii)中使用的磷酸化合物的量(X)、和上述工序(ii)中使用的磷酸化合物中的没有附着于氮化铝粉末的磷酸化合物的量(Y)、根据式(X-Y)而算出的。例如使氮化铝颗粒分散于磷酸化合物溶液从而进行工序(ii)，在工序(ii)之后不经过其他固液分离处理(例如过滤、倾析等)而通过将混合物蒸发干固从而得到耐水性氮化铝粉末的情况下，磷酸化合物溶液中所含的磷酸化合物的量为X，Y＝0。另外，例如使氮化铝颗粒分散于磷酸化合物溶液从而进行工序(ii)，在工序(ii)之后对氮化铝颗粒进行过滤和干燥从而得到耐水性氮化铝粉末的情况下，磷酸化合物溶液中所含的磷酸化合物的量为X，滤液中所含的磷酸化合物的量为Y。
将磷酸化合物的附着量换算为正磷酸根离子(PO4 3-)的量时，磷酸化合物的磷原子1mol对应于正磷酸根离子(PO4 3-)1mol。
“氮化铝粉末的每单位表面积的磷酸化合物的附着量”是基于利用原料氮化铝粉末的BET法的比表面积(S)、和换算为正磷酸根离子的量的磷酸化合物的附着量(Z)利用式(Z/S)而算出的。
发明的效果
根据本发明的耐水性氮化铝粉末的制造方法，能够对在颗粒表面钇以氧化物的方式存在的氮化铝粉末赋予良好的耐水性。
附图说明
图1为说明本发明的一个实施方式的耐水性氮化铝粉末的制造方法的流程图。
图2为说明本发明的其他实施方式的耐水性氮化铝粉末的制造方法的流程图。
图3为实施例1中准备的原料氮化铝粉末颗粒的扫描电子显微镜(SEM)图像。
图4为实施例1中准备的原料氮化铝粉末的粉末X射线衍射的结果。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是，以下所示的方案是本发明的示例，本发明不限定于这些方案。另外，只要没有特别限定，对于数值范围，“A～B”的表示是指“A以上且B以下”。上述表示中，仅对数值B标记单位时，该单位也适用于数值A。
图1为说明本发明的一个实施方式的耐水性氮化铝粉末的制造方法S1(以下，有时简单称作“制造方法S1”)的流程图。如图1所示，制造方法S1依次具备酸洗工序S11、固液分离工序S12、磷酸化合物处理工序S13、和后处理工序S14。以下，对各工序依次进行说明。
＜酸洗工序S11＞
酸洗工序S11(以下有时简记作“S11”)为使至少在颗粒表面存在氧化钇的氮化铝粉末与酸溶液接触的工序。酸洗工序S11中的氮化铝粉末与酸溶液的接触可以通过例如以下的方法等来进行：使氮化铝粉末分散于酸溶液中的方法、将在溶剂(例如水等。)中分散有氮化铝粉末的浆料与酸溶液混合的方法。
(原料氮化铝粉末)
本发明中，作为原料的氮化铝粉末只要在颗粒表面存在氧化钇就没有特别限制。
此处，“在颗粒的表面存在氧化钇”包括在氮化铝粉末的颗粒的表面存在氧化钇的全部状态。作为这样的状态，例如可以举出：氮化铝粉末的颗粒的一部分或全部被包含氧化钇的层所被覆的状态；在氮化铝粉末的颗粒表面附着氧化钇的颗粒的状态；氮化铝晶体颗粒经由晶界相进行烧结从而形成氮化铝粉末的颗粒、晶界相中包含氧化钇的状态等。
上述在颗粒的表面存在氧化钇的氮化铝粉末可以由任意方法得到。例如：通过现有公知的制造方法、即直接氮化法、还原氮化法、气相合成法等得到；将氮化铝粉末成形并烧结而得到。
其中，作为本发明中适合的氮化铝粉末，可以举出如专利文献1记载那样由以下方法得到的氮化铝粉末：将包含氧化铝或氧化铝水合物、碳粉末、氧化钇的混合粉末在氮气氛中烧结从而将氧化铝(或氧化铝水合物)还原氮化。
具体而言，可以举出由以下方法得到的氮化铝粉末：将100质量份的氧化铝或氧化铝水合物、0.5至30质量份的氧化钇、和38至46质量份的碳粉末混合，将所得混合物在含氮气氛下、于1620～1900℃的温度下保持2小时以上，从而将氧化铝或氧化铝水合物进行还原氮化。对于这样制造的氮化铝粉末，作为其制造方法的结果，形成颗粒表面的一部分或全部被包含氧化钇的层所被覆的状态。
作为原料的氮化铝粉末的粒度可以根据用途来适当确定，没有特别限制。作为原料的氮化铝粉末的平均粒径(与利用激光衍射散射法测定的体积分布的中间值相对应的球当量直径)通常为0.1～500μm、优选为1～100μm、更优选为1～30μm、进一步优选为3～30μm。另外，对粉末的形状也没有特别限制，可以为不定形、球状等。其中，优选为球状。
(酸溶液)
酸洗工序S11中，与氮化铝粉末接触的酸溶液可以使用能够溶解氧化钇的公知的酸的溶液，作为溶剂，优选使用水。作为上述酸，可以使用除了后述的磷酸化合物以外的酸，具体而言，可以适当使用氯化氢、硝酸、硫酸、高氯酸、碘化氢、溴化氢、高锰酸、硫氰酸等强酸。
对酸溶液的浓度没有特别限定，优选为0.1mol/L以上、更优选为1mol/L以上。酸溶液的浓度过低时，氧化钇难以溶解。需要说明的是，通过将在溶剂中分散有氮化铝粉末的浆料和酸溶液混合来进行氮化铝粉末与酸溶液的接触时，利用该浆料所包含的溶剂稀释酸溶液后的浓度优选为上述范围内。酸溶液的溶剂为水时，酸溶液的pH优选为4以下、更优选为3以下。
(处理条件)
对使氮化铝粉末与酸溶液接触的温度没有特别限定，通常为5℃～100℃、优选为20℃～40℃。温度过低时，氧化钇的溶解度降低，因此效率差，温度过高时，有氮化铝的水解被促进的担心。
对使氮化铝粉末与酸溶液接触时的、氮化铝粉末(固体成分)的浓度没有特别限定，相对于氮化铝粉末和酸溶液的混合物总量优选为10～50质量％、更优选为20～40质量％。氮化铝粉末的浓度过高时，氧化钇难以溶解，过低时，生产率降低。
使氮化铝粉末与酸溶液接触的时间根据温度、浓度等条件而不同，接触通常5分钟～24小时、优选30分钟～2小时即可。接触时间过短时，有氧化钇不会充分溶解的担心，过长时，有氮化铝的水解进行的担心。
(残存氧化钇量)
酸洗工序S11后的氮化铝粉末的颗粒表面的氧化钇量只要降低至不会妨碍利用后述的磷酸化合物的表面处理的量即可。优选的是，对酸洗工序S11之后经过过滤和干燥的氮化铝粉末进行利用1mol/L盐酸的提取操作时，被提取的氧化钇的量为1000mg/100g(氮化铝粉末)以下、更优选为250mg/100g(氮化铝粉末)以下。
此处，上述“被提取的氧化钇的量”为通过依次进行以下工序(a)至(e)来确定的值。
工序(a)，在25℃下，将上述经过过滤和干燥的氮化铝粉末10g加入到50mL样品瓶中的1mol/L盐酸25mL中；
工序(b)，将样品瓶以浸渍在超声波槽中的水中的状态保持，在25℃下施加43kHz的超声波30分钟；
工序(c)，通过将样品瓶中的内容物过滤来得到滤液；
工序(d)，利用ICP发射光谱法对滤液中的钇含量进行定量；和
工序(e)，将滤液中的钇含量换算为以氧化钇计的含量。
需要说明的是，专利文献1记载的氮化铝粉末的制造方法中，对使用氧化钇作为稀土金属化合物而得到的氮化铝粉末进行上述工序(a)至(e)时，被提取的氧化钇的量为2000mg/100g(氮化铝粉末)以上。
＜固液分离工序S12＞
固液分离工序S12(以下有时简记作“S12”)为在S11之后将酸溶液和氮化铝粉末分离的工序。作为S12中的分离的具体方法，可以举出过滤、倾析、离心分离、和它们的组合等。S12中，优选对自酸溶液分离的氮化铝粉末进一步进行利用水等的清洗处理，自氮化铝粉末去除酸。
与酸溶液的接触后的氮化铝粉末例如以分散于水的状态、或以包含过滤后的水的状态用于后阶段的处理。另外，可以使氮化铝粉末干燥后用于后阶段的处理。其中，以包含水的状态用于后阶段的处理(与磷酸化合物的接触处理)时，可以节约干燥操作所需的能量、和氮化铝粉末在磷酸溶液中的分散性良好，故优选。
＜磷酸化合物处理工序S13＞
磷酸化合物处理工序S13(以下有时简记作“S13”)为使经过S12的氮化铝粉末与磷酸化合物接触的工序。作为S13中使氮化铝粉末与磷酸化合物接触的方法，可以没有特别限制地采用公知的方法。例如可以举出使氮化铝粉末分散于磷酸化合物溶液中的方法；将氮化铝粉末混炼到磷酸化合物溶液中形成糊剂状的方法等。使氮化铝粉末分散于磷酸化合物溶液中时，可以使用分散器、均化器、超声波分散机等公知的装置。
(磷酸化合物)
作为S13中的磷酸化合物，可以没有特别限制地使用氮化铝粉末的耐水化中使用的公知的磷酸化合物。作为S13中能够使用的磷酸化合物的例子，可以举出正磷酸、焦磷酸、偏磷酸等无机磷酸；磷酸锂、磷酸钾、磷酸钠、磷酸氢铝、磷酸二氢铝等无机磷酸金属盐；磷酸铵、磷酸氢铵、磷酸二氢铵等无机磷酸铵盐；和具有有机基团的有机磷酸。作为优选的有机磷酸，可以举出下述通式(2)所示的有机磷酸。
(式(2)中，n为0或1；R1为碳数1～12的烃基；R2为氢或碳数1～12的烃基。)
作为上述通式(2)所示的有机磷酸的优选的具体例，可以举出磷酸甲酯(磷酸单甲酯或磷酸二甲酯或它们的混合物)、磷酸乙酯(磷酸单乙酯或磷酸二乙酯或它们的混合物)、磷酸丙酯(磷酸单丙酯或磷酸二丙酯或它们的混合物)、磷酸丁酯(磷酸单丁酯或磷酸二丁酯或它们的混合物)、磷酸戊酯(磷酸单戊酯或磷酸二戊酯或它们的混合物)、磷酸己酯(磷酸单己酯或磷酸二己酯或它们的混合物)、磷酸辛酯(磷酸单辛酯或磷酸二辛酯或它们的混合物)、磷酸十二烷基酯(磷酸单十二烷基酯或磷酸二(十二烷基)酯或它们的混合物)等磷酸不完全酯；膦酸甲酯、膦酸乙酯、膦酸丙酯、膦酸丁酯、膦酸戊酯、膦酸己酯、膦酸辛酯、膦酸乙烯基酯、膦酸苯酯等膦酸。膦酸可以被不完全酯化。
上述磷酸化合物可以单独使用一种，也可以组合二种以上使用。上述磷酸化合物中，优选使用选自无机磷酸、无机磷酸的金属盐、和有机磷酸中的1种以上。
推定如下：上述磷酸化合物通过与氮化铝粉末接触，与表面的铝反应从而形成磷酸铝键(Al-O-P键)，由磷酸铝层被覆氮化铝粉末，从而发挥耐水性。
(处理条件)
S13中，作为使氮化铝粉末与磷酸化合物接触时的条件，可以没有特别限制地采用公知的条件。例如接触时间通常可以设为1～120分钟，另外，接触时的温度通常可以设为0～90℃。
＜后处理工序S14＞
后处理工序S14(以下有时简记作“S14”)为自S13中所得氮化铝粉末和磷酸化合物溶液的混合物以耐水性氮化铝粉末的形式取出的工序。作为S14的具体的方案，例如可以举出以下方案：(A)自混合物使溶剂蒸发从而使混合物干固的方案；(B)自混合物过滤氮化铝粉末，将过滤后的氮化铝粉末干燥的方案；和、(C)自混合物过滤氮化铝粉末，用适当的溶剂(例如水等)清洗后、干燥的方案等。
后处理工序S14中，对上述所得耐水性氮化铝粉末可以进一步进行100～1000℃下的加热处理。通过这样的加热处理，可以进一步提高耐水性氮化铝粉末的耐水性。
关于本发明的上述说明中，列举了将经过固液分离工序S12的氮化铝粉末直接用于磷酸化合物处理工序S13的方案的耐水性氮化铝粉末的制造方法S1，但本发明不限定于该方案。例如也可以为在经过固液分离工序S12后、在磷酸化合物处理工序S13前，进行用于提高S13中的磷酸化合物处理效率的处理的方案的耐水性氮化铝粉末的制造方法。以下说明这样的方案的耐水性氮化铝粉末的制造方法。
图2为说明本发明的其他实施方式的耐水性氮化铝粉末的制造方法S2(以下有时记作“制造方法S2”)的流程图。如图2所示，制造方法S2依次具备酸洗工序S11、固液分离工序S12、氧化膜形成工序S22、磷酸化合物处理工序S13、和后处理工序S14。对于除了氧化膜形成工序S22以外的工序，与制造方法S1中的相同名称的工序同样。
＜氧化膜形成工序S22＞
氧化膜形成工序S22(以下有时简记作“S22”)为在经过酸洗工序S11和固液分离工序S12降低了颗粒表面的氧化钇的氮化铝粉末的颗粒表面形成氧化膜的工序。通过经过S22，可以提高与磷酸化合物的反应性。S22中，作为形成氧化膜的方法，可以采用公知的氧化膜形成方法。S22中形成的氧化膜的量优选以原料氮化铝粉末的每单位表面积(BET法)的氧换算计存在0.001～0.1g/m2的氧化铝的程度的量。对于氮化铝粉末的颗粒表面的氧化膜量，使用氧·氮分析装置(例如商品名：EMGA-620W、堀场制作所制)，使用氦气作为非活性气体，利用非活性气体熔解-红外线吸收检测法定量氮化铝粉末的氧浓度，从而可以由该氧浓度利用以下的式子来确定。
氧化膜量＝氧浓度(wt％)/(BET比表面积(m2/g)×100)
＜用途＞
利用本发明制造的耐水性氮化铝粉末可以广泛作为发挥氮化铝的性质的各种用途、特别是填充到散热片、散热润滑脂、散热粘接剂、涂料、导热性树脂等散热材料的填料使用。
作为此处散热材料的基质，可以举出环氧树脂、酚醛树脂等热固化性树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚苯硫醚等热塑性树脂、以及硅橡胶、EPR、SBR等橡胶类、硅油。
其中，作为散热材料的基质，例如环氧系树脂、有机硅系树脂是适合的，为了形成高柔软性散热构件，理想的是加成反应型液态硅橡胶。
实施例
以下，基于实施例和比较例，更具体地说明本发明。但是，本发明不限定于这些实施例。
实施例中，各种测定如下进行。
(平均粒径)
利用激光衍射散射式粒度分布测定装置(日机装株式会社制MT3300)测定粒度分布(体积分布)，将与其中间值相对应的球当量直径(直径)作为平均粒径。
(比表面积)
利用BET一点法进行测定。
(通过盐酸提取所提取的氧化钇量)
通过依次进行以下工序(a)至(f)来确定。
(a)在25℃下，与酸溶液接触后将经过过滤、水洗和干燥的氮化铝粉末10g加入到50mL样品瓶(AS ONE Corporation制螺旋管瓶No.7、主体为硼硅酸玻璃制)中的1mol/L盐酸25mL中。
(b)将样品瓶以浸渍于超声波槽(Branson Ultrasonics,Emerson Japan,Ltd.制Bransonic台式型超声波清洗器、槽内尺寸：宽度295×深度150×高度150mm、槽容量：6.0L、超声波输出：43kHz、120W)中的水(5L)的状态保持，在25℃下施加43kHz的超声波30分钟。需要说明的是，从超声波槽的水面至样品瓶的底部外侧表面的深度设为40mm。
(c)，通过将样品瓶中的内容物过滤来得到滤液。
(d)，利用ICP发射光谱法对滤液中的钇含量进行定量。
(e)，将滤液中的钇含量换算为以氧化钇计的含量。
(f)将经过换算的氧化钇含量换算为相对于上述“与酸溶液接触后经过过滤、水洗、和干燥的氮化铝粉末”100g的值。
(氧化膜量)
使用氧·氮分析装置(例如商品名：EMGA-620W、堀场制作所制)，使用氦气作为非活性气体，利用非活性气体熔解-红外线吸收检测法定量氮化铝粉末的氧浓度。由所得氧浓度利用以下的式子算出氧化膜量。
氧化膜量＝氧浓度(wt％)/(比表面积(m2/g)×100)
(耐水性试验)
使经过磷酸处理工序得到的耐水性氮化铝粉末2g分散于室温的纯水100g中，利用pH试纸测定分散液的pH，之后，将该分散液填充到压力容器中加热至120℃，保持24小时，之后通过水冷冷却至室温，利用pH试纸再次测定分散液的pH，记录加热前和加热后的2个pH值。如果加热后的pH比加热前的pH还升高，则表示氮化铝的水解进行。
＜实施例1＞
(原料氮化铝粉末的准备)
作为Al源，使用平均粒径1.2μm、比表面积10.7m2/g的α-氧化铝，作为碳粉末，使用比表面积125m2/g的炭黑，作为稀土金属化合物(共熔解剂)，使用平均粒径1.0μm、比表面积11.7m2/g的氧化钇。
将上述α-氧化铝100质量份、炭黑42质量份、和氧化钇5.2质量份混合后，将混合物填充到石墨的调节器中。
接着，在氮气氛下，通过烧结温度1700℃、烧结时间15小时的条件下的烧结来进行还原氮化，之后在空气气氛下、于700℃进行12小时氧化处理(脱碳处理)，得到原料氮化铝粉末。所得原料氮化铝粉末的平均粒径为5μm。另外，自所得原料氮化铝粉末通过盐酸提取所提取的氧化钇的量相对于原料氮化铝粉末100g为5000mg。将所得原料氮化铝粉末的扫描电子显微镜(SEM)像(反射电子检测、加速电压1.0kV、倍率1万倍)示于图3。另外，将所得原料氮化铝粉末的粉末X射线衍射的结果和峰的特征示于图4。由图3和图4可以确认在颗粒表面存在氧化钇。
(酸洗工序)
将上述所得原料氮化铝粉末500g和浓度1mol/L的盐酸1200mL投入到5L烧杯中，在室温下用搅拌棒搅拌1小时，进行与酸溶液的接触处理。
(固液分离工序)
接着，通过抽滤，将氮化铝粉末自酸溶液过滤，进行利用水的清洗，之后回收氮化铝粉末。自上述与酸溶液的接触后的氮化铝粉末通过盐酸提取所提取的氧化钇的量相对于干燥后的经过酸洗的氮化铝粉末100g为200mg。
(磷酸化合物处理工序和后处理工序)
使上述与酸溶液的接触后的氮化铝粉末分散于浓度0.5wt％的正磷酸水溶液0.6L中，进行30分钟叶片搅拌(使用搅拌翼进行搅拌)，之后使分散液干固，从而得到耐水性氮化铝粉末。
对于所得耐水性氮化铝粉末实施耐水性试验，结果加热前的pH＝6.5，而加热后的pH＝6.5，证明氮化铝的水解没有进行。
＜实施例2＞
将酸溶液变更为1mol/L硝酸，除此之外，与实施例1同样地制造耐水性氮化铝粉末。
自与酸溶液接触后的氮化铝粉末通过盐酸提取所提取的氧化钇的量相对于经过干燥的已酸洗的氮化铝粉末100g为200mg。另外，与磷酸化合物接触后的氮化铝粉末的耐水性试验的结果为加热前的pH＝6.5，而加热后的pH＝6.5，证明氮化铝的水解没有进行。
＜实施例3＞
(酸洗工序和固液分离工序)
在5L烧杯中加入实施例1中准备的原料氮化铝粉末500g和1mol/L盐酸1200mL，在室温下用搅拌棒搅拌1小时，通过抽滤和水洗回收粉末。自与酸溶液接触后的氮化铝粉末通过盐酸提取所提取的氧化钇的量相对于经过干燥的已酸洗的氮化铝粉末100g为200mg。
(氧化膜形成工序)
在大气气氛中、于1000℃，对上述与酸溶液接触后的氮化铝粉末进行5小时氧化处理。氧化处理后的氮化铝粉末的颗粒表面的氧化膜量为0.02g/m2。
(磷酸化合物处理工序和后处理工序)
使经过上述氧化处理的氮化铝粉末分散于浓度4wt％的正磷酸水溶液0.6L中，进行30分钟叶片搅拌，之后使分散液干固，从而得到耐水性氮化铝粉末。耐水性试验的结果为加热前的pH＝6.5，而加热后的pH＝6.5，证明氮化铝粉末的水解没有进行。
＜比较例1＞
为不进行酸洗工序的比较例。在5L烧杯中加入实施例1中准备的原料氮化铝粉末500g和0.5wt％正磷酸水溶液0.6L，进行30分钟叶片搅拌，之后使分散液干固，从而尝试制造耐水性氮化铝粉末。耐水性试验的结果为加热前的pH＝6.5，而加热后的pH＝11，证明氮化铝的水解进行。
＜比较例2＞
将正磷酸水溶液的浓度设为5wt％，除此之外，与比较例1同样地尝试制造耐水性氮化铝粉末。耐水性试验的结果为加热前的pH＝6.5，而加热后的pH＝11，证明氮化铝的水解进行。
将上述实施例1～3和比较例1～2的结果示于表1。
[表1]
＜实施例4＞
将酸洗工序中的搅拌时间设为0.5小时，除此之外，与实施例1同样地制造耐水性氮化铝粉末。自与酸溶液接触后的氮化铝粉末通过盐酸提取所提取的氧化钇的量相对于经过干燥的已酸洗的氮化铝粉末100g为918mg。将所得耐水性氮化铝粉末的耐水性试验的结果示于表2。
＜比较例3～5＞
通过变更原料氮化铝粉末和酸洗条件，准备酸洗工序后通过盐酸提取所提取的氧化钇的量为本发明的范围之外(相对于粉末100g超过1000mg)的3种氮化铝粉末。对于这些3种氮化铝粉末与实施例1同样地进行磷酸化合物处理，尝试制造耐水性氮化铝粉末。将各自的耐水性试验的结果示于表2。
[表2]
对于自与酸溶液接触后的氮化铝粉末通过盐酸提取所提取的氧化钇的量为本发明的限定范围内的实施例4的耐水性氮化铝粉末，在耐水性试验中加热前的pH＝6.5，而加热后的pH＝6.5，证明氮化铝的水解没有进行。
另一方面，对通过盐酸提取所提取的氧化钇的量超过本发明的限定范围的氮化铝粉末实施磷酸化合物处理的比较例3～5的耐水性氮化铝粉末，在耐水性试验中加热前的pH＝6.5，而加热后的pH＝11，证明氮化铝的水解进行。

Claims (5)

1.一种耐水性氮化铝粉末的制造方法，其特征在于，其为通过对氮化铝粉末的颗粒表面进行处理从而制造耐水性氮化铝粉末的方法，其依次具备以下工序：
工序(i)，使至少在颗粒表面存在氧化钇的氮化铝粉末与能够溶解氧化钇的酸溶液接触；
工序(ii)，自所述氮化铝粉末去除所述酸的工序；和
工序(iii)，使所述氮化铝粉末与磷酸化合物接触，
对在所述工序(i)之后经过过滤、水洗、和干燥的氮化铝粉末进行利用1mol/L盐酸的提取操作时，被提取的氧化钇的量相对于该经过过滤、水洗、和干燥的氮化铝粉末100g为1000mg以下，
所述被提取的氧化钇的量通过依次进行以下工序来确定：
工序(a)，在25℃下，将所述经过过滤、水洗和干燥的氮化铝粉末10g加入到50mL样品瓶中的1mol/L盐酸25mL中；
工序(b)，将所述样品瓶保持在超声波槽中，在25℃下施加43kHz的超声波30分钟；
工序(c)，通过将所述样品瓶中的内容物过滤来得到滤液；
工序(d)，利用ICP发射光谱法对所述滤液中的钇含量进行定量；和
工序(e)，将所述滤液中的钇含量换算为以氧化钇计的含量。
2.根据权利要求1所述的耐水性氮化铝粉末的制造方法，其中，
作为原料的所述氮化铝粉末的平均粒径为1～30μm。
3.根据权利要求1或2所述的耐水性氮化铝粉末的制造方法，其中，
所述酸溶液的溶剂为水，所述酸溶液的pH为4以下。
4.根据权利要求1或2所述的耐水性氮化铝粉末的制造方法，其中，
所述磷酸化合物为选自由无机磷酸、无机磷酸的金属盐、和具有有机基团的有机磷酸组成的组中的1种以上的化合物。
5.根据权利要求1或2所述的耐水性氮化铝粉末的制造方法，其中，
所述工序(iii)中，所述氮化铝粉末的每单位表面积的所述磷酸化合物的附着量以正磷酸根离子(PO4 3-)换算计为0.5～50mg/m2。
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